脊髓损伤细胞移植治疗研究概况

　　脊髓损伤(spinal cord iniury，SCI)是一种严重危害人类生命健康的危重疾病，可导致终身瘫痪并引起各种并发症，甚至死亡，给社会及家庭带来巨大的经济和精神负担，因此治疗脊髓损伤的意义重大。

　　脊髓损伤根据其损伤机制分为原发性脊髓损伤和继发性脊髓损伤。原发性损伤是指在机械性的脊髓挫伤、裂伤及穿刺伤等实质性损伤的基础上，直接造成的脊髓局部血管的破坏出血、水肿及神经元的破坏等，其产生的神经损伤是不可逆转的。

　　而继发性损伤是在细胞分子水平上主动调节的过程，该过程中少突胶质细胞的凋亡、再生、髓鞘化和形成胶质瘢痕等反应发挥着极其重要的作用。

　　大量实验研究证实继发性损伤是引起脊髓功能丧失的主要原因，故目前的研究主要针对继发性损伤。一直以来，人们认为成年中枢神经系统损伤后其自身的修复能力是有限的，死亡的神经元不能由中枢神经系统自身产生新的神经元或邻近的神经元来替换，然而近年来细胞移植的研究已改变了这些观点，通过细胞移植来修复损伤的神经系统是有可能的。

　　目前可供选择的细胞主要包括神经干细胞、骨髓间充质干细胞、胚胎于细胞、脐血干细胞、雪旺细胞、嗅鞘细胞等。本文就近几年的研究报道，就各种移植细胞的特性及其在修复脊髓损伤方面的作用作一简述。

　　神经干细胞是指具有分化为神经元细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞的能力，能自我更新，通过不对称分裂产生除自身以外的其他细胞，并足以提供大鞋脑组织细胞的干细胞。

　　神经干细胞有高度增殖、自我更新及分化能力，其生物学特性可以归纳为以下几点：

　　(1)分化性：通过不对称分裂产生除自身以外的其他细胞，分化形成神经细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞等。

　　(2)迁移性：能到达损伤或疾病的部位并产生新的神经细胞。

　　(3)趋化性：神经干细胞具有位置特异性的分化潜能，可生成神经组织细胞。

　　(4)免疫原性：免疫原性较弱，在移植后免疫排斥反应较轻，有利于移植物的存活。因为上述特性，神经干细胞成为了神经系统疾病较理想的移植材料。

　　目前，神经干细胞移植治疗脊髓损伤的结果比较肯定，而对于其作用机制，一般认为有以下几点：

　　(1)保护损伤脊髓中的神经元细胞，减少神经元细胞的死亡。有足够数量的神经元存活是脊髓损伤修复的先决条件，因为轴突再生所需物质只能在神经元胞体内合成。一旦神经元胞体死亡，轴突就不可能再生，也可以说神经元胞体存活越多，轴突再生的希望也就越大。所以，提高神经元的存活数量也就意味着它对脊髓损伤后神经传导通路的重建具有重要意义。

　　(2)促进残存神经元细胞轴突再生，现代观点认为哺乳动物中枢神经系统fCNSl损伤后神经元轴突仍有再生潜力，有新的神经元产生并能形成新的突触联系，只是由于CNS内部微环境不适合，致使绝大部分轴突的再生努力归于失败，其中神经营养因子或诱导因子不足是最重要的限制因素之一。而神经干细胞及其分化子代细胞具有产生神经营养因子或诱导因子的功能。

　　(3)替代缺失的神经元细胞与宿主细胞重新建立神经联系，神经干细胞在适宜的环境下可分化为神经元细胞。

　　神经干细胞来源目前主要有：(1)由胚胎干细胞诱导分化得到神经干细胞。(2)源于肿瘤组织或转基因永生化的神经干细胞。(3)由胚胎或成年哺乳动物中枢神经系统分离得到神经干细胞。

　　骨髓间充质干细胞是来源于胚胎发育早期中胚层的一类多能干细胞，由于细胞具有分化成间叶组织细胞的能力而得名。

　　骨髓间充质干细胞是骨髓中的造血结构性和功能性支持细胞，由于其在培养中增殖和对塑料培养材料的贴壁特性，过去被称为集落形成单位成纤维细胞fcolony-form-ing-unitfibroblasts。CFU—F)或塑料贴壁细胞。骨髓间充质干细胞通过不对称分裂，一方面维持自身干细胞数量，另一方面实现增殖与分化。这种细胞除具有自我更新能力外，还具有可塑性或“克隆性”。

　　表现为骨髓间充质干细胞在某些信号的影响下，锚靠一类组织，并分化成该组织细胞，其细胞分化类型受其所处的组织微环境的诱导，而且骨髓中成熟细胞能够反分化。在适宜的微环境下，不但可分化为脂肪细胞、成软骨细胞、成骨细胞和成肌细胞等，而且还可跨胚层分化为神经细胞、胶质细胞、肝细胞和心肌细胞等，具有很强的可塑性，即具有多向分化的潜能。

　　研究表明骨髓间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的主要机制可能为：骨髓间充质干细胞具有多分化潜能，能分化为神经样细胞，表达神经核蛋白和胶质纤维酸性蛋白等神经细胞的特异性标记，取代已死亡的神经细胞。神经营养因子是神经系统中重要的调节蛋白，可调节神经元的存活、轴突生长、突触可塑性和神经递质的产生。

　　有学者认为，骨髓间充质干细胞移植治疗脊髓损伤后，迁移至局部的骨髓间充质干细胞及其分化的神经细胞可反应性分泌各种神经营养因子及生长因子，产生神经保护作用和促进局部微血管再生、神经再生和重构。从而起到治疗脊髓损伤的作用。

　　胚胎干细胞是来源于哺乳动物早期胚胎的内细胞团中的一种二倍体细胞，具有长期未分化增殖的能力，在特定的条件下，能够向三个胚层的组织和细胞分化。由于内细胞团可以发育成完整的个体，因而这些细胞被认为具有发育全能性。当内细胞团在培养皿培养并传代用于研究时称为胚胎干细胞。

　　胚胎干细胞的主要特点：

　　(1)发育的全能性。在体外可诱导产生出三个胚层的分化细胞，能广泛参与宿主各组织器官的生长、发育、形成嵌合体，特别是生殖系嵌合体。

　　(2)可在体外进行遗传操作。

　　(3)长期培养仍有形成三胚层衍生物的能力。

　　(4)保持未分化状态下的增殖。

　　(5)可连续分裂几代，也可较长时间处于静止状态。在体外将胚胎干细胞诱导分化为少突胶质细胞和星形胶质细胞的前体细胞，然后植入人类脱髓鞘病变模型的大鼠体内。结果显示，胚胎干细胞源性的前体细胞可与宿主神经元建立联系并在脊髓和大脑内形成轴突的髓鞘。这一研究为利用胚胎干细胞进行神经移植治疗中枢神经系统疾病(包括脊髓损伤)提供了直接的证据。

　　脐血干细胞是指人脐带血中含有的大量早期造血干细胞。脐血干细胞较成人骨髓中的干细胞更原始，有更强的增殖分化能力。体外培养时，脐血干细胞增殖能力及生存时间均优于骨髓造血细胞，而且其来源更为广泛。

　　在不同实验条件下，脐血干细胞具有向包括神经细胞在内的各胚层细胞分化的潜能，加之无伦理学等问题，脐血干细胞有望成为干细胞移植治疗中潜在的种子细胞。另外脐血免疫功能低，不成熟，再生能力更强，移植后的排异性也更低。

　　脐血干细胞促进轴突再生的机制主要有两方面：

　　(1)脐血干细胞移植可能影响损伤后局部神经细胞信号传递系统，进而抑制神经细胞凋亡，保护神经组织。

　　(2)移植后的脐血干细胞可以在局部分泌一些促进轴突再生的神经营养因子，如胶质细胞源性神经营养因子、血管内皮生长因子等，它们在SCI修复中起重要作用。

　　雪旺细胞是周围神经系统(Deripheral nervous systemPNSl的神经胶质细胞，是周围神经系统的重要组成部分。雪旺细胞在神经纤维的再生修复中具有诱导、营养以及促进轴突生长和成熟的作用。

　　为神经修复提供支撑，诱导神经纤维生长的方向，包绕神经纤维轴突形成髓鞘和神经膜，分泌多种神经营养因子，如神经生长因子、睫状神经营养因子、脑源性神经营养因子等。

　　这些神经营养因子营养和保护受损神经元，促进轴突再生和出芽，维持神经元存活，促进神经突起的生长和功能性突触形成。其次，雪旺细胞可以抑制胶质瘢痕形成，改善损伤脊髓局部微环境，从而减少脊髓再生障碍。

　　雪旺细胞同时具有细胞桥接作用，为神经元爬行替代提供细胞支架，支持和引导轴突再生。雪旺细胞与其他细胞如骨髓间充质干细胞联合移植，在体内存活良好，诱导轴突在宿主内有较长距离的再生，协同促进损伤脊髓恢复，比单一细胞移植疗效更佳。

　　嗅鞘细胞是一种存在于嗅觉系统中的特殊类型的胶质细胞，它起源于嗅基底膜，分布在嗅球的第一、二层，嗅神经和嗅中枢。在嗅球内，它是唯一接触和包被嗅神经轴突的胶质细胞。

　　在整个中枢神经系统通路中，它包被嗅神经轴突以防止轴突与其它中枢神经系统细胞接触。嗅鞘细胞不同于星形胶质细胞，但同时具有星形胶质细胞和雪旺细胞的特点，并迁徙于周围神经系统和中枢神经系统中，是目前发现的唯一一种在成熟阶段还具有生长能力的神经胶质细胞。

　　嗅鞘细胞修复SCI的作用机制可能表现在以下几个方面：

　　(1)嗅鞘细胞分泌的多种神经营养因子，如神经成长因子、脑源性神经生长因子、神经营养素、睫状神经营养因子等为神经轴突的再生建立了良好的内在环境，有助于损伤轴突的伸长、生长。

　　(2)嗅鞘细胞可以抑制阻碍轴突生长的胶质瘢痕的生成，间接促进轴突再生。

　　(3)嗅鞘细胞所形成的支架桥梁——神经胶质桥，能够穿越再生轴突无法通过的胶质瘢痕，达到相应的靶点，恢复损伤的神经功能。这一特性在被移植入脊髓后仍然存在，又为嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤提供了更进一步的可能。

　　综上所述，细胞移植研究为脊髓损伤开辟了全新的治疗思路，具有重大的理论意义和临床价值。作为未来治疗脊髓损伤的重要手段，国内外大量研究证明细胞移植是最有前景的治疗脊髓损伤的方法之一，并在动物实验中取得了较好的效果，有很好的临床应用前景。但目前仍有很多障碍无法回避，包括细胞的来源及其生长、分化的调控机制不甚明了。

　　理学问题，移植细胞的成瘤性问题，移植排斥问题等等，都需要通过进一步的研究加以解决。针对细胞移植研究中的种种难题。仍需要科学家们不断探索。相信随着进一步的研究脊髓损伤治疗的效果能够取得更大的突破。